核心机制是在凝固阶段施加强烈的外部压力。在用于搅拌挤压铸造的工业级液压机装置中，在熔融金属填充模具后立即施加高达 100 MPa 的压力。这种机械力会物理性地压碎并排出冷凝过程中产生的气泡，同时迫使熔融材料补偿收缩，这个过程称为“补缩”。
核心见解：液压机不仅仅是塑造金属；它还能主动改变凝固环境。通过维持高外部压力，系统抑制了气孔的形成，并迫使材料致密化，从而产生比重力浇铸明显优越的微观结构。
施压机制
时机和强度
液压机的有效性取决于精确的时机。压力是在熔融铝填充模具后但在完全凝固之前施加的。
压机施加巨大的载荷，在工业应用中通常达到 100 MPa。这并非被动的保持力；而是对冷凝材料的主动压缩。
气泡消除
该压力的主要功能之一是机械性地抑制气体。在冷凝过程中，气泡会自然地试图在合金中形成。
高压环境会强制压碎这些气泡。它会排出气体，防止其被困在最终铸件中形成气孔。
增强的补缩效果
金属冷却时会收缩。没有外部压力，这种收缩会产生内部空隙。
液压机通过将熔融金属压入这些形成的空隙来抵消这一点。“增强的补缩效果”确保铸件在整个冷却周期中保持固体和连续性。
对材料性能的影响
微观结构细化
施加高压的作用不仅仅是去除空隙；它还会改变铝合金的晶粒结构。
在这种强制压缩下，微观结构晶粒得到细化。更小、更均匀的晶粒带来改进的机械特性。
最大化密度
气体排出和强制补缩的结合产生了密度显著提高的产品。
与材料在自身重力下沉降的重力浇铸相比，挤压铸造的合金具有更高的结构完整性。这导致最终部件的机械性能更优越。
操作注意事项和权衡
稳定输出的必要性
虽然高压是有益的，但其输出必须一致。如有关类似成型工艺的补充数据所述，液压机必须提供稳定的压力输出。
在凝固的关键窗口期压力不一致可能导致密度不均或补缩不完全。
设备要求与重力浇铸的比较
获得这些优越性能的权衡是需要重型工业机械。
与更简单、能耗更低的重力浇铸不同，搅拌挤压铸造需要高吨位压机，能够施加高达 100 MPa 的单向力。该工艺本身更复杂，但能产生更高性能的结果。
为您的目标做出正确选择
要利用工业液压机在铝合金方面的能力，请考虑您的具体生产目标：
- 如果您的主要关注点是消除气孔：确保压机经过校准，达到较高的压力极限（接近 100 MPa），以便在冷凝过程中有效压碎气泡。
- 如果您的主要关注点是机械强度：优先考虑施压时机，以最大化凝固窗口期的补缩效果和晶粒细化。
通过利用外部压力来控制凝固行为，您可以将铸造过程从简单的成型工艺转变为高性能材料处理。
总结表：
| 特征 | 描述 | 对铝合金的影响 |
|---|---|---|
| 压力强度 | 高达 100 MPa | 强制材料致密化和压碎气泡 |
| 关键时机 | 填充后，凝固前 | 确保在冷却窗口期进行主动压缩 |
| 补缩效果 | 强制熔融金属流动 | 填充收缩空隙以防止内部气孔 |
| 晶粒结构 | 微观结构细化 | 产生更小、更均匀的晶粒以提高强度 |
| 材料密度 | 最大化固相率 | 与重力浇铸相比，结构完整性更优越 |
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参考文献
- Al Maawali Jaber, Pradeep Kumar Krishnan. Development of a sustainable novel aluminum alloy from scrap car wheels through a stir-squeeze casting process. DOI: 10.31577/km.2022.3.151
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
